Einrichtung zur Einfügung lokaler, analoger Dienstsignale in Digital-Dienstkanäle einer Richtfunkverbindung

Abstract

 Die Einfügung der Dienstsignale erfolgt über Dienstkanal-­Geräte (DK-Geräte). Bei der Nutzung der Digital-Dienst­kanäle zur Überlagerung eines analogen Signals (Sprach­signale oder FSK-Signale von Fernüberwachungseinrichtungen) muß es dabei auf jeder Zwischenstelle (ZS) D/A-gewandelt und, nach einer Überlagerung mit dem lokal anfallenden Signal, zur weiteren Übertragung wieder A/D-gewandelt werden. Die bei einer großen Zahl von A/D-Wandlungen auf­tretenden Quantisierungsverzerrungen sollen jedoch mög­lichst klein gehalten werden.
Die Erfindung sieht hierzu vor, daß die Signalüberlagerung in der digitalen Eben durchgeführt wird. Dabei wird im DK-Gerät der Zwischenstelle (ZS) das einzuspeisende Signal (D′) über einen PCM-Codec als A/D-Wandler (2) und einen nachfolgenden Expander (3) einer digitalen Überlagerungs­einrichtung (4) mit Sättigungskennlinie zugeführt und in dieser mit den die betreffende Zwischenstelle durchlaufen­den, vorher ebenfalls expandierten (Expander 5) digitalen Signalen addiert. Das Summensignal wird über einen Kom­pander (6) dem Demodulator der Zwischenstelle zur weiteren Übertragung wieder zugeführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ein­fügung lokaler, analoger Dienstsignale in Digital-Dienst­kanäle einer Richtfunkverbindung, bei der die Endstellen und die zwischen diesen angeordneten Zwischenstellen mit einem Dienstkanal-Gerät versehen sind.

[0002] Weitverkehrsverbindungen stellen neben dem jeweiligen Hauptkanal einen oder mehrere sog. Dienstkanäle zur Ver­fügung, über die die für den Betrieb und die Wartung not­wendigen Signale übertragen werden können. Diese Dienst­kanäle werden also beispielsweise für Sprechverbindungen zwischen den Richtfunkstationen sowie zur Übertragung von Fernüberwachungs- und Fernwirksignalen benutzt. Eben­so können die auf einer Station lokal anfallenden Daten zur Qualitäts- bzw. Verfügbarkeitsanalyse und zur Fehler­ortung über Dienstkanäle zur zentralen Erfassung auf eine Endstelle übertragen werden.

[0003] Signale dieser Dienste wurden bei Analog-FM-Richtfunkver­bindungen normalerweise im Frequenzbereich unterhalb des Basisbands übertragen. Bei Digital-Richtfunkverbindungen könnten diese Dienstsignale auch den Modulationsträger zu­sätzlich in der Frequenz modulieren. Jedoch stellt diese Frequenzmodulation für die dort benutzte Quadratur-Ampli­tuden-Modulation (QAM) ein Störsignal dar, das insbesondere bei 16 und 64 QAM zu einer unerwünschten Degradation führt. Zur Vermeidung einer solchen Degradation sind Digital-­ Richtfunksysteme höherer Hierarchiestufen mit Digital-­Dienstkanälen ausgerüstet, die die Einrichtung der ge­wünschten Dienste ermöglichen. Das Dienstkanalgerät (DK-Gerät) stellt dabei mit Analog-Digital-Umsetzern die Verbindung zwischen den gewöhnlich analog vorliegenden Dienstsignalen und der zur Übertragung benötigten digi­talen Signalform her.

[0004] Bei der Nutzung dieser Digital-Dienstkanäle zur Über­tragung eines analogen Signals (Sprachsignale oder FSK-Signale von Fernüberwachungseinrichtungen) muß es dabei auf jeder Zwischenstelle D/A-gewandelt und nach einer Überlagerung mit dem lokal anfallenden Signal, zur weiteren Übertragung wieder A/D-gewandelt werden. Bei einer großen Zahl von A/D-Wandlungen übersteigen die da­bei auftretenden Quantisierungsverzerrungen zulässige Grenzen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Ein­richtung der eingangs beschriebenen Art eine Lösung zu schaffen, mit der die bei der Wandlung auftretenden Signal­verzerrungen möglichst klein gehalten werden können.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise ge­löst, daß im Dienstkanal-Gerät der Zwischenstellen Ele­mente zur digitalen Dienstsignalüberlagerung vorgesehen sind derart, daß die analogen Dienstsignale (z.B. die FSK-­signale einer Fernüberwachung vom Paralleltyp ) über einen PCM-Codec als A/D-Wandler und einen nachfolgenden Expander einer digitalen Überlagerungseinrichtung mit Sättigungs­kennlinie zugeführt und in dieser mit den die betreffende Zwischenstelle durchlaufenden, aus dem Demodulator ausge­koppelten und ebenfalls über einen Expander geführten Dienstsignalen in digitaler Form überlagert werden und das Summensignal anschließend über einen Kompanderr dem Demodu­lator der Zwischenstelle zur weiteren Übertragung wieder zugeführt wird. Jedes analoge Signal wird dann an seiner ersten Einspeisestelle einmal A/D-gewandelt und in dieser Signalform bis zum letzten Empfangsort übertragen.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransorüchen ange­geben.

[0008] Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0009] Es zeigen

Figur 1 eine Richtfunkverbindung im Blockschaltbild und

Figur 2 ein Dienstkanal-Gerät für eine Zwischenstelle der Richtfunkverbindung im Blockschaltbild.

[0010] In Figur 1 ist eine Richtfunkverbindung mit den Endstellen A und B und einer Zwischenstelle ZS und die Zusammenschal­tung der Dienstkanal-Geräte DKG mit den Richtfunkgeräten auf End- und Zwischenstellen dargestellt. Für jede Station ist ein solches Gerät vorgesehen, über das die Dienst­signale beider Übertragungsrichtungen laufen. In der Figur sind lediglich die Richtfunkgeräte auf den Endstellen und der Zwischenstelle für eine Übertragungsrichtung darge­stellt; für die in gleicher Weise aufgebaute Gegenrichtung sind die entsprechenden Signale am jeweiligen Dienstkanal-­Gerät an deren Unterseite eingezeichnet. In jeder Verkehrs­richtung erfolgt die Dienstsignalübertragung zur Erhöhung der Betriebssicherheit auf zwei RF-Kanälen, die jeweils mit einer im Dienstkanal-Gerät enthaltenen (1+1)-Ersatzschalt­einrichtung zusammengefaßt sind. Die (1+1)-Ersatzschaltein­richtung (ihre Umschaltelemente sind in Figur 2 darge­stellt) erhält ihre Umschaltkriterien von den Endstellen­demodulatoren. Ein Defekt eines Dienstkanalgerätes einer Zwischenstelle bewirkt ein Durchschalten der Dienstkanäle in den angeschlossenen Demodulatoren, um den Dienstbetrieb aufrechtzuerhalten.

[0011] In den Endstellen enthalten der Ersatzkanal EK und die Be­triebskanäle BK1..BKn sendeseitig jeweils einen Richtfunk-­Modulator Mod, über den die Dienstsignale eingespeist werden und einen Richtfunksender Tx sowie empfangsseitig einen Richtfunkempfänger Rx und einen Richtfunk-Demodulator Demod zur Auskopplung der Dienstsignale. In Figur 1 sind in der Endstelle A die Sendeeinrichtungen, in Endstelle B die betreffenden Empfangseinrichtungen dargestellt. Die an die Dienstkanal-Geräte DKG1 und DKG2 geführten Leitungsanschlüsse mit Richtungspfeilen, die auch für das Dienstkanal-Gerät DKG3 der Zwischenstelle gelten, haben folgende Bedeutung: D=Dienstsignale digital, T=Taktsignale, MDK=Meldung DK ge­stört, D′=Dienstsignale analog.

[0012] Die Zwischenstelle ZS enthält im Ersatzkanal EK sowie in den Betriebskanälen BK1..BKn jeweils einen Richtfunk-­Empfänger Rx, einen Richtfunk-Demodulator Demod, einen Richtfunk-Modulator Mod sowie einen Richtfunksender Tx. Die Dienstsignale werden auf den Zwischenstellen am Demodulator ausgekoppelt und auch eingespeist.

[0013] Zur Überwachung der Verbindung hinsichtlich Unterbrechung und Qualität wird ein Richtfunkrahmen benutzt, der neben der Übertragung systeminterner und funkfeldspezifischer Informationen auch die bereits genannten Digital-Dienst­kanäle zur Verfügung stellt. Der im Endstellenmodulator z.B. in das 140-Mbit/s-Basisbandsignal eingesetzte Richt­funkrahmen durchläuft den gesamten Schaltabschnitt. Er wird erst im Endstellendemodulator wieder ausgeblendet. Die regenerierenden Zwischenstellen-Demodulatoren erlauben je­doch ein Überschreiben der Dienstkanalbits im Richtfunk­rahmen für die Einrichtung sog. Omnibuskanäle. Bei Unter­brechung einer Richtfunkverbindung schaltet sich der zu­erst folgende intakte Zwischenstellen-Modulator automatisch auf Endstellenbetrieb mit Aufbau eines neuen Richtfunk­rahmens. Damit ist die Überwachung und die Dienstsignal­ übertragung auf der Restverbindung weiterhin möglich.

[0014] Ein Ziel bei der Konzeption des Richtfunkrahmens war es, durch seine Einfügung in das 140Mbit/s-Basisbandsignal keinen Stopfjitter zu verursachen. Damit ist aber die Rahmenfrequenz nicht mehr frei wählbar und für die Dienst­kanäle eine standardisierte Bitrate von z.B. 64 kbit/s nicht unmittelbar erreichbar. Für die mit dem Dienstkanal-­Gerät versehenen Dienste ist dies jedoch ein Vorteil, da Kapazität für die Einrichtung eines Stopfrahmens bleibt.

[0015] Wegen der Synchronität des Richtfunkrahmens mit dem Basis­bandsignal überträgt sich dessen nach CCITT-Empfehlung erlaubte Bitratentoleranz auch auf die Dienstkanalbitrate der Richtfunkmodems. Aus diesem Grund erfolgt die Analog-­Digital-Umsetzung im Dienstkanal-Gerät mit einem vom Modem gelieferten Takt. Die Übergabe der digitalisierten Dienstsignale zum Modem geschieht über eine kontradirek­tionale Schnittstelle.

[0016] Figur 2 zeigt ein Dienstkanal-Gerät einer Zwischenstelle, anhand dessen die Dienstsignaldurchschaltung auf Zwischen­stellen mit digitaler Überlagerung lokaler, analoger Dienstsignale erläutert werden soll. Mit FÜ ist dabei einer Fernüberwachung bezeichnet, deren analoge Dienst­signale D′ in der jeweiligen Zwischenstelle eingespeist bzw. aus dieser ausgekoppelt werden. Bei dieser paralle­len Fernüberwachung müssen die Analog/Digital-Umsetzer aller Zwischenstellen immer in Betrieb sein. Zur Mini­mierung der Zahl der einzelnen Umsetzungen wird das auf einerZwischenstelle ankommende Fernüberwachungssignal mit dem lokal erzeugten in der digitalisierten Form überlagert. Die Digitalisierung erfolgt dabei in PCM-Codecs. Diese sind in der Figur 2 als D/A-Wandler bezeichnet.

[0017] In Figur 2 sind die Einrichtungen des Dienstkanal-Gerätes für beide Übertragungsrichtungen dargestellt (Verkehrs­richtung Endstelle A nach Endstelle B oben, Endstelle B nach Endstelle A unten). Im realisierten Aufbau sind die entsprechenden Elemente nur einmal vorhanden, da sie im Zeitmultiplex für beide Richtungen benutzt werden.

[0018] Die auf der Zwischenstelle einzuspeisenden analogen Dienst­signale D′ werden über eine Signalverzweigung 1 auf einen PCM-­Codec als A/D-Wandler 2 gegeben, in dem sie digitalisiert werden. Dem A/D-Wandler 2 ist ein Expander 3 nachgeschaltet, in dem das digitalisierte FÜ-Signal vor der digitalen Über­lagerung expandiert wird. Danach erfolgt in einem digi­talen Überlagerer 4 eine Addition des digitalisierten und expandierten FÜ-Signals mit einem die Zwischenstelle durch­laufenden digitalen Signal D, das aus dem Demodulator der Zwischenstelle ausgekoppelt und über einen Umschalter U1 und einen Expander 5 der digitalen Überlagerungseinrichtung 4 zugeführt wird. Nach der Addition wird das Summensignal (PCM-Wort) im Kompander 6 kompandiert und über einen Umschal­ter U3 zur weiteren Übertragung wieder dem Demodulator zuge­führt. Wesentlich ist dabei, daß vor der digitalen Überlagerung von zwei Signalen auf Zwischenstellen jedes PCM-Wort mittels eines eingefügten Rahmens erkennbar ist. Zur Synchronisation dieses Vorgangs ist ein eigener Rahmen in das Dienstsignal eingeblendet. Dabei sind die digitale Überlagerungseinrichtung 4, die Expander 3 und 5 sowie der Kompander 6 mit einer Taktzentrale 7 verbunden, der ein Takt T vom Demodulator über einen Umschalter U2 zugeführt wird. Über die Umschalter U1, U2 und U3 erfolgt eine gegebenenfalls erforderliche Umschaltung der digitalen Signale und des Taktes vom Demodulator eines Betriebskanales BK an den Demodulator des Ersatzkanales EK. Ein aus der be­treffenden Zwischenstelle auszukoppelndes digitales Signal wird über einen D/A-Wandler 8 und eine Signalverzweigung 9 als analoges Dienstsignal Dʹ der Fernüberwachung FÜ zuge­führt.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Einfügung lokaler, analoger Dienst­signale in Digital-Dienstkanäle einer Richtfunkverbin­dung, bei der die Endstellen und die zwischen diesen an­geordneten Zwischenstellen mit einem Dienstkanal-Gerät versehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Dienstkanal-Gerät der Zwischenstellen Elemente zur digitalen Dienstsignalüberlagerung vorgesehen sind derart, daß die analogen Dienstsignale, z.B. die FSK-Signale einer Fernüberwachung vom Paralleltyp über einen PCM-Codec als A/D-Wandler und einen nachfolgenden Expander einer digi­talen Überlagerungseinrichtung mit Sättigungskennlinie zugeführt und in dieser mit den die betreffende Zwischen­stelle durchlaufenden, aus dem Demodulator ausgekoppelten und ebenfalls über einen Expander geführten Dienstsignalen digitaler Form überlagert werden und das Summensignal an­schließend über einen Kompander dem Demodulator der Zwischen­stelle zur weiteren Übertragung wieder zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die digitale Überlagerungseinrichtung, die Expander und der Kompander vom Takt einer Taktzentrale des Modems angesteuert werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die digitale Überlagerungseinrichtung, die Expander und der Kompander im Zeitmultiplex für beide Verkehrsrich­tungen benutzt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die digitale Überlagerungseinrichtung, die Expander und der Kompander rein digital ausgebildet sind mit Mikro­prozessoren und in ROM's abgespeicherten Expander- und Kompander-Kennlinien.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß Schalteinrichtungen vorgesehen sind zur wahlweisen Anschaltung der betreffenden Elemente des Dienstkanal-­Gerätes an den Demodulator eines Ersatzkanales.

Zeichnung